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5.8.4 輸出電容的選型依據(jù) 

1、滿足負(fù)載由“輕”到“重”的動(dòng)態(tài)響應(yīng)需求

2、滿足負(fù)載由“重”到“輕”的動(dòng)態(tài)響應(yīng)需求

3、滿足電路設(shè)計(jì)需求中的紋波電壓范圍

4、輸出電容RMS電流的要求

5、輸出電容ESR參數(shù)的要求 （如何選擇輸出電容ESR參數(shù)？）

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我在某平臺上看見有人問：

開關(guān)電源的濾波電容到底怎么選擇？只能憑經(jīng)驗(yàn)估計(jì)嗎？有沒有具體計(jì)算方式？

我的回答是：當(dāng)然是有公式可以計(jì)算的，任何不給公式的元器件選型都是耍流氓。

以下，咱們就來分析下如何選擇BUCK電路輸出電容ESR參數(shù)...

5、輸出電容ESR參數(shù)的要求 （如何選擇輸出電容ESR參數(shù)？）

（1）由“3.2.4.3 輸出電容ESR紋波電壓”章節(jié)輸出電容ESR引起的紋波電壓的表達(dá)式(3.163)（ ?V_(COUT,ESR)=?I_L×ESR_COUT ），容易得到輸出電容ESR允許的最大值由如下公式評估：

這就是為了滿足設(shè)計(jì)需求中的輸出紋波電壓范圍不超過設(shè)計(jì)需求中的目標(biāo)值 ?V_RIPPLE ，BUCK電路輸出電容選型其ESR參數(shù)可取的最大值。

（2）在BUCK電路設(shè)計(jì)時(shí)，如果根據(jù)轉(zhuǎn)換效率目標(biāo)值或者功率損耗目標(biāo)值分配給輸出電容的功率損耗最大值為 P_(COUT,MAX,2) ，由公式(5.43)計(jì)算得到輸出電容上的有效電流值為 I_(COUT,RMS,MAX) ，公式(3.283)（  P=I^2×R ）可以得到輸出電容ESR允許的最大值由如下公式評估：

這就是為了滿足輸出電容上的功率損耗不超過 P_(COUT,MAX,2) ，BUCK電路輸出電容選型其ESR參數(shù)可取的最大值。

所以，實(shí)際進(jìn)行輸出電容ESR參數(shù)選型時(shí)，小于等于公式(5.46)和(5.47)計(jì)算值中的較小值即可滿足設(shè)計(jì)需求。

（3）算例：

輸出端紋波電壓目標(biāo)值為 ?V_RIPPLE = 0.025V ，輸入電壓最大值為 V_(IN,MAX) = 60V ，輸出電壓為 V_OUT = 5.0V ，開關(guān)頻率為 F_SW = 400kHz ，功率電感取值為 L_BUCK = 7.2uH ，輸出電容的功率損耗目標(biāo)值為 P_(COUT,MAX,2) = 0.004W 。

由公式(3.192)計(jì)算得到紋波電流為 

?I_L=1.591A

由公式(5.43)計(jì)算得到輸出電容上的有效電流值為 

I_(COUT,RMS,MAX) = 0.459A 

那么，由公式(5.46)計(jì)算輸出電容ESR可取的最大值為 

ESR_(COUT,MAX) = 0.025V / 1.591A = 15.71mΩ

由公式(5.47) 計(jì)算輸出電容ESR可取的最大值為 

ESR_(COUT,MAX) = 0.004W / (0.459)^2 = 18.98mΩ 

所以，此算例中要求在輸出電容選型時(shí)其ESR參數(shù)需要小于等于15.71mΩ，才能保證輸出端紋波電壓不超過設(shè)計(jì)需求中的0.025V，才能保證輸出電容上的功率損耗不超過設(shè)計(jì)需求中的目標(biāo)值0.004W。

注：上述計(jì)算中用到的其他公式